JPH02238941A - 防汚防食被覆鋼材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、防汚防食被覆鋼材に関し、具体的には火力発
電所の冷却用海水取水管をはじめとする海水輸送管、あ
るいは海洋土木構造物（鋼矢板、鋼管矢板）に適用でき
る、良好な生物付着防止効果を有し、毒性もなく、防食
性も良好な被覆鋼材に関する． 《従来の技術》 取水管や水輸送管、とりわけ海水取水管や海水輸送配管
において、配管内壁に動物性あるいは植物性の水中汚染
生物が付着・繁殖することにより、配管の流送効率の減
少や閉塞による事故等の大きな・被害が生じることは周
知である．また鋼矢板、゜鋼管矢板といった重防食被覆
海洋構造物においても、海洋生物付着による美観の損失
や、防食被覆層の破損の害が問題になっている． このような問題に対する対策としては、亜酸化鋼や有機
錫等の毒性物質を含む塗料を構造物の没水部表面に被覆
することにより、海洋生物の付着を防止する方法がある
．この亜酸化銅や有機錫等を利用した防汚被覆は、これ
ら有毒物質が水中に徐々に溶出していくことにより、そ
の効果を発揮するものであるが、微量とは言え有毒物質
の溶出は環境衛生上好まし《ない．また、この方法は、
被覆中に含有する有毒物質が溶出によりすべて失われる
と防汚性の効果がなくなるため、２〜３年毎には再塗装
が必要になるという欠点があった．一方、海水配管に対
する海洋生物付着対策としては、取水口より直接塩素ガ
スを注入する方法、あるいは海水中で電解を行い、それ
により得られる塩素ガスを混入させる方法、または特に
防汚対策は施さずに、防食塗装のみを施した配管に対し
て定期的に送水を休止し、付着した生物を機械的に除去
する方法等が試みられてきた．しかし、このような塩素
注入法や機械的除去法はコスト的に不利であり、海水配
管に関しても、メンテナンスフリーの防汚被覆法の開発
が望まれていた．近年、無毒性防汚塗料として、シリコ
ーンゴム単独またはシリコーンゴムとシリコーンオイル
との混合物からなる撥水性物質を被覆する方法が提案さ
れている（米国特許第３７０２７７８号明細書および特
開昭５１　−　９６８３０号公報）．シかし、この方法
には、皮膜の付着性、耐食性等に種々の問題があった．
この問題を解決するために、特公昭５５−４１６６６号
公報には、ポリビニルプチラールにシリコーンゴム１．
５〜５重量％を他の添加剤とともに配合させた中塗り用
塗料組成物が開示されている．これは、下塗りの防食塗
膜と前記上塗りのシリコーンゴム塗膜との中間層に存在
させ、両塗膜相互の付着を強固にするバインダー層とし
て作用させるものである．また、特公昭５７−１６８６
８号には、同様の目的でポリビニルブチラールーシリコ
ーンゴム混合系、ポリウレタン系、またはクロロブレン
系の中塗り塗膜を含む防食防汚塗膜が開示されている． このような中塗り層の存在により、上塗りのシリコーン
ゴム防汚塗膜の下塗りの防食塗膜に対する付着性を改善
することができるが、この防汚塗膜の海洋生物付着防止
効果が不十分であることがら、特公昭６０　−　３４３
３号には、上塗りのシリコーンゴム塗膜の防汚効果低下
を改善するために、シリコーンゴムに、流動パラフィン
やペトロラタムなどの石油直溜系低臨界表面張力物質を
含有させた塗料について記載されている． （発明が解決しようとする！ｌ題） 前記海洋生物付着防止のためのシリコーン撓水型防汚被
覆は、それ自身が耐食性に劣るため、前記のように、通
常は防食塗料の下塗り（例えばタールエポキシ被覆》を
行うことで防食性を発現させている．しかし、クールエ
ポキシ等の海水配管用に慣用の防食塗料は皮膜が軟かい
ため、海水生物であるフジツボやカラス貝等が少しでも
付着すると、侵入した生物が食い込んで、その部分から
下地属大が進行するという問題点があり、長期耐久性に
は劣っている．そのため、現在でも、海水配管の防汚対
策としては、塩素注入、あるいは人力による付着した生
物の機械的除去が一般的である． また鋼矢板、鋼管矢板等は、従来は無塗装で使われるこ
とが多かったが、近年重防食塗装を施こした鋼矢板、鋼
管矢板が使われるようになってきた．これらは耐食性と
共に耐衝撃性が要求されることから、ウレタン被覆やポ
リエチレン被覆が施されている．このような重防食被覆
海洋構造物に関しても、生物付着による美観の損失や被
覆の損傷が問題となっているのにもかかわらず、現在の
ところ防汚被覆はほとんど施されていない．一方、前記
上塗りとしてのシリコーン１ｎ水塗料による塗装は、工
場内で行った場合、工場内の塵埃が塗膜面に付着したり
、塗膜表面が空気により酸化される等の影響により皮膜
となったときの撓水性が低下し、それにより防汚性能が
低下するため、現地施工でしかできなかった．しかし、
現地施工は施工管理や品質管理が難しいため、工場塗装
による生産が望まれていた． 本発明の目的は、安全無害で、防汚・防食特性に優れ、
工場塗装可能な、安価で品質の安定した防汚防食被覆鋼
材を提供することである．《課題を解決するための手段
》 本発明者らは、上記目的を達成するために検討を重ねた
結果、前記下塗り（防食被覆層）一中塗り　《シリコー
ン含有バインダー層》一上塗り　《シリコーン損水塗料
による防汚被覆層》構成の防汚防食被覆において、■前
記下塗り層としてガラスフレークを１０〜５０重量％含
有するタールエポキシ塗料、またはウレタン塗料もしく
はポリエチレン樹脂から構成することにより、下地腐食
を効果的に阻止し、長期間の耐食性を確保できること、
さらには耐衝撃性を改善できることを知り、また■工場
内での塗装時における上塗り被覆表面への塵埃の付着や
被覆表面の酸化を防止するために、上塗りであるシリコ
ーン撥水塗料を塗布した直後に、塗膜表面に酸素遮断性
の保護フィルムを被覆し、その状態で塗膜を硬化させた
ところ、保護フィルムを除いた使用状態において、上塗
り被覆による防汚性能を長期的に保持できることを見い
出し、本発明を完成した． 本発明の要旨は、１つの面からは、鋼材に対し、ガラス
フレークをｌＯ〜５０重置％含有するクールエポキシ塗
料である防食塗料を塗装して成る下塗り層、該下塗り層
の上にシリコーンゴムを３重量％以上含有する塗料を塗
装して成る中塗り層、そして該中塗り層の上にシリコー
ンゴム塗料を塗布して成る上塗り層を備えた防汚防食被
覆鋼材である．また、別の面からは、本発明は、鋼材に
対し、ウレタン塗料またはポリエチレン樹脂である防食
材料を塗装または被覆して成る下塗り層、該下塗り層の
上にシリコーンゴムを３重量九以上含有する塗料を塗装
して成る中塗り層、そして該中塗り層の上にシリコーン
ゴム塗料を塗布して成る上塗り層を備えた防汚防食被覆
鋼材である．さらに別の面からは、本発明の要旨は、鋼
材に対し、防食塗料を塗装して成る下塗り層と、該下塗
り層の上にシリコーンゴムを３重量九以上含有する塗料
を塗験して成る中塗り層と、該中塗り層の上に、シリコ
ーンゴム塗料を塗布してなる上塗り層を設け、該上塗り
層を塗布した直後に、塗膜表面に酸素遮断性の保護フィ
ルムを被覆して成る防汚防食被覆鋼材である． （作用） 本発明の防汚防食被覆鋼材は、鋼材の上に防食被覆層で
ある下塗り、バインダー層である中塗り、および防汚被
覆層である上塗りを施したものである．本発明において
、前記三層被覆を施す鋼材の種類および形状は特に制限
されない．板、棒、管、鋼矢板、鋼管矢板等が例示され
る． 本発明においては、前記三層構造塗装の下塗りとなる防
食塗料としてガラスフレークを１０〜５０重量％含有す
るタールエポキシ塗料を用いる．このような塗料を用い
ると、船底や海水配管などの防汚防食被覆の下塗り用防
食塗料として従来用いられている、クールエポキシ系、
塩化ゴム系、塩化ビニル系、エポキシ系などの塗料を用
いた場合と比較して、高い防食性が得られる． ガラスフレークの含有量が１０重量％より少ないと耐食
性が劣り、５０重量部より多くなると塗装性が悪化する
． ガラスフレークは鱗片形状を有した偏平なガラス粉末で
あり、これを含有した塗料を鋼材に塗布すると、鋼板面
にガラスフレークが平行に配列することにより、水分や
塩素イオンの透過を著しく抑制して防食性を向上するこ
とができる．それと共に、皮膜の硬度を向上し、万一生
物が付着した場合でも、生物の食い込みによる皮膜の損
傷と腐食を防止することができることを確認した．本発
明において、ガラスフレークとしては、般のガラスフレ
ークを用いることができ、その表面をシランカップリン
グ処理したものを用いることが好ましい．また、この防
食塗料は、一般のタールエポキシ塗料に前記ガラスフレ
ークを所定の割合で混合することにより簡単に得ること
ができる． 一方、本発明の防汚防食被覆鋼材を、鯛矢板や鋼管矢板
のような海洋構造物に適用する場合には、打設時の打撃
に耐えうる必要があるため、その被覆には耐衝撃性が要
求される．そのため、前記のように、従来は、耐食性と
耐衝撃性とに優れるウレタン塗料やポリエチレン樹脂に
よる２．５　ｍｓ程度以上の厚膜被覆が行われていた． 本発明の別の態様においては、前記三層構造塗装の下塗
りとして、このようなウレタン塗料またはポリエチレン
樹脂を施すことにより、鋼矢板等に適用可能な防汚防食
被覆鋼材が得られる．また、この場合には、下塗り塗膜
厚は１−一以上であればよい．下塗り層の防食被覆の厚
みは５００一〜３ａｍであることが好ましい．５００−
より薄いと十分な耐食性が得られず、３ＩＩ一より厚い
と経済性の点で不利となる．なお、ウレタン塗料と鋼材
との接着力を向上させるために、ブライマー塗装後ウレ
タン塗料を塗装する方が好ましい．またポリエチレン樹
脂を下塗層として用いる場合は鋼板にブライマー塗装後
、変性ポリエチレン樹脂／ポリエチレン樹脂／変性ポリ
エチレン樹脂を溶融押出しで被覆後中塗層、上塗層を塗
装するのが一般的である．第１図に示すように、上塗り
層の塗膜を、表面に保護フィルムを被覆した状態で硬化
することにより製造し、使用時には、この保護フイルム
をはがして用いるように構成してもよい．本発明の上記
態様によれば、このように、上塗り被覆硬化時に保護フ
ィルムを被覆することにより、従来問題となっていた工
場塗装時における上塗り層表面への塵埃の付着、および
上塗り層表面の酸化に伴う防汚性能の低下を防ぐことが
できる． 下塗り用の塗料としては、従来の防食塗料が使用でき、
防食被覆の厚みは５００一〜３ｌであることが好ましい
．５００−より薄いと十分な耐食性が得られず、３＋＊
ｍより厚いと経済性の点で不利となる． 中塗り用の塗料としては、シリコーンゴムを３重量％以
上含有する塗料を塗布する．シリコーンゴムの含有量が
３重量％より少ないと、上塗りとの接着性が低下する．
一方、３０重量％を超えると下塗りとの密着性が低下す
るため、好ましくは３〜３０重量％とする．中塗り塗料
に含有させるシリコーンゴムは、上塗りに使用するシリ
コーンゴム塗料と同一のものを使用することが好ましい
．中塗り塗料のベースとなる樹脂としては、ウレタン、
エポキシ、塩化ビニル、ポリエステル樹脂等を用いるこ
とができるが、下塗りとして使用する塗料の種類に応じ
、下塗り層との接着性が良好なものを用いる．中塗り層
の厚みは２０一以上であることが好ましく、これより薄
いと接着性に欠ける．また１００−より厚いと経済性の
点で好ましくない．上塗り用の塗料としては、シリコー
ンゴム塗料を用いる． フジツボやアオノリ等の貝頬や海藻類が通常の固体表面
に付着すると、その幼生や胞子は付着直後に蛋白質性の
粘性物質を分泌し、海水中で生化学合成が行われ、接着
性セメントを生成して固着し、生長する．しかし、シリ
コーンゴムのように表面張力が低い（水との接触角が１
００〜１０５°）固体表面は、癩水性を有するため、前
記生物の分泌物の付着性を減退させる．また、仮に生物
が付着した場合でも、その付着力は非常に弱いため、流
速等の影響で簡単に脱離する． 上塗り塗料がシリコーンゴム１００％であると、長期使
用において被覆が劣化する傾向があるが、シリコーンオ
イルやパラフィン等を５〜３０重量％添加することによ
り、長期耐久性を向上させることができる． こ．の長期使用におけるシリコーンゴムの劣化、および
シリコーンオイルやパラフィン等の添加による劣化防止
機構については明白ではないが、劣化に関しては、酸化
により生成したＯＨ基が表面塙水性を低減させ、防汚性
を低下させるものと考えられる．したがって、本発明に
あっては上塗り層の表面を塗布直後に酸素遮断性フィル
ムで覆うのである． 上塗り被覆の厚みは５０一以上が好ましく、これより薄
いと防汚性が低下し、経済性の点では３００一より薄い
ことが好ましい． 本発明においては、鋼板表面に以上のような構成の塗装
を施すが、塗装方法は特に制限されず、従来採られてい
る方法で行うことができる．なお、内面被覆管の場合に
は、管を回転しながらポールガン等によりエアレススプ
レー塗装することにより、鋼矢板、鋼管矢板の場合には
、通常のエアレススプレー塗装で被覆することができる
．下塗り、中塗り、上塗りの塗装インターバルは、通常
、２４時間とることが好ましいが、溶剤タイプの塗料を
下層に使用する場合には、その乾燥硬化時間以上であれ
ばよい． 本発明においては、前述のように、上塗りのシリコーン
ゴム塗膜表面に保護フィルムを被覆し、このフィルムが
付いた状態で上塗り塗料を硬化させる．上塗りのシリコ
ーンゴム防汚塗料を塗布した後、塗膜の硬化過程におい
て塵埃が付着すると、塵埃がアンカー的に表面に取り込
まれ、得られる皮膜は部分的に表面自水性を失うことに
なる．また、シリコーンゴム塗料は硬化するまでに通常
１〜４日程度かかるため、その間の表面酸化により、皮
膜は表面自水性が低下することになる．しかし、本発明
においては、上塗り塗料を塗布した直後に、その塗膜表
面に保護フィルムを被覆することにより、このような不
都合を回避することができ、上塗り被覆の防汚性を最大
限に発揮させることができる． 本発明において使用できる保護フィルムとしては酸素遮
断性で、上塗り塗膜硬化後に剥離可能なものであれば特
に制限されず、例えばＰＢＴ（ポリエチレンテレフタレ
ート）フィルム、ポリエステルフィルム、等が適用でき
る．フィルムの厚みも特に限定されないが、通常１０〜
５０一程度のものを用いる． フィルムによる上塗り層の被覆は例えばロールによるラ
ミネート法によるようなフィルム貼付を行えばよい．ま
た管内面被覆の場合は管の両端をフィルムで覆えばよい
．この時、予め管内面の空気をＮ８等の不活性ガス等で
パージしておけば更に防汚性能が向上する． 被覆鋼材の使用時には、この保護フィルムをはがして使
用する．フィルムを付けたままで使用すると、そのフィ
ルムに対して生物付着が進行する．使用時には、塗膜は
完全に硬化しており、使用環境においては表面に海水の
流れがあるため、被覆鋼材表面へのゴミの付着はなく、
酸化劣化の進行も遅い． 本発明においては、このように製造時に上塗り塗膜上に
保護フィルムを被覆した状態で上塗り塗膜を硬化させる
ことにより、防汚性および防食性に優れた被覆鋼材を工
場塗装で生産できるため、安価で均一な品質のものを得
ることができる．次に、実施例によって本発明をさらに
具体的に説明する． （実施例ｌ） ３００■−Ｘ３００ｍ−で厚み３．２ｓｎ＋、および同
じ厚みで１５０■■×１００一一《促進耐食試験用》の
各プラスト処理したＳＳ−４１鋼板に対し、工場にて、
第１表に示す構成になるように、エアレススプレー塗装
により被覆を形成させた．なお下塗り層にウレタン塗料
を用いた場合は、鋼板にプライマー塗装を行った後ウレ
タン塗料を塗装した．また、下塗り層にポリエチレン樹
脂を用いた場合には、鋼板にスプレー塗装後予熱し、そ
の上に変性ポリエチレン樹脂およびポリエチレン樹脂の
シートを加熱圧着させ被覆した．さらに中塗りにも変性
ポリエチレン樹脂シートを加熱圧着後中塗り層を塗装し
た．下塗り、中塗り、上塗りの塗装インターバルは各２
４時間とった． 各試験片を工場内で７日間放置した後、促進耐食性試験
、および衝撃試験に供した． 促進耐食性試験は、６０℃の人工海水中に２年間浸漬し
た試験片の被覆部分をタガネやカッターナイフ等により
機械的に剥離して、鯛板／下塗りの界面の鋼材面（下地
）を観察した． 衝撃試験は、Ａ！ｔＴＮ　Ｇ−１４に従い、１２℃にお
いて膜厚く一一）　Ｘ　ＩＯＩＩＶでホリデーテストを
行った．結果を、Ｑ：　　ｌ　ｋｇ．ｍ　Ｏｉｌ　　，
　　Δ：　　０．５　　〜１ｋｇ．ｓ、Ｘｌ．５ｋｇ．
一以下の三段階で評価した． 結果を第１表に示した． −：試験せず． 第 表 本発明例ｌは、ガラスフレーク含有タールエポキシ塗料
を下塗りとしたため、耐食性が良かった．本発明例２お
よび３では、下塗りにウレタン系常温硬化型塗料を用い
たが、被覆厚をＩＩとした本発明例３では、耐食性だけ
でなく耐衝撃性も良好であった．しかし、ウレタン系塗
料はガラスフレーク入りタールエポキシ塗料と比べて高
価であるため、耐衝撃性がさほど必要とされない海水配
管の内面には、安価なガラスフレーク入りタールエポキ
シ塗料の適用が好ましい． 本発明例４ではポリエチレン塗料を使った．一方、比較
例２では、中塗りにシリコーンゴムを含まないエポキシ
塗料を使用したため、上塗りとの剥離が発生している．
さらに、比較例３は防汚被覆を施こさない例であり、下
地全面に鯖が発生していた．また、比較例４は上塗りの
みを行った例であるが、鋼板への付着力が弱く剥離した
．（実施例２） ３００　ａｓＸ３００　ｖｂ−で厚み３．２−一、およ
び同じ厚みで１５０諺一×１００■―《促進耐食試験用
》の各プラスト処理した５ｇ−４１鋼板に対し、工場に
て、第１表に示す構成になるように、エアレススプレー
塗装により被覆を形成させた． 下塗り、中塗り、上塗りの塗装インターバルは各２４時
間とった． 実施例については、上塗り塗料の塗布後即時に、塗膜上
に空気およびゴミが入らないようにして塗膜表面に厚み
２５−のＰｌ！↑フィルムを置いた．各試験片を工場内
で７日間放置した後、保護フィルム付きのものは試験開
始直前にはがして、浸海試験、促進耐食試験、および衝
撃試験に供した．浸海試験は、三重県鳥羽湾の界面下３
０ｃ園のところに各試験片を置き、２年間経過後にとり
出して、目視により表面状態（スライム付着の量、海水
生物の付着状態を調べた． 結果を第２表に示した． 第 表 保護フィルムを被覆した状態で上塗り塗膜を硬化させて
得られた本発明例においては、すべて浸海試験による海
水生物の付着がなく、表面へのスライムの付着も少なく
、防汚性が良好であった．それに比べて比較例１，２で
は、保護フィルムを使用しなかったため、防汚性の低下
が見られた．さらに、比較例３は防汚被覆を施こさない
例であり、生物付着が全面に激しく起こっていた．本発
明例における被覆は、工場で塗装装置を用いて行うこと
ができる、現地施工に比べて労務費が安価で、膜厚も均
一に塗装できる．そのため品質安定性も向上する． 《発明の効果） 本発明によれば、前記下塗り一中塗り一上塗り構成の防
汚防食被覆において、上塗り塗膜表面に保護フィルムを
被覆した状態で上塗り塗膜を硬化させることにより、防
汚性能、防食特性に優れ、安定な品質の被覆鋼材が工場
で安価に製造できる．このようにして得られる本発明の
被覆鋼材は、下塗り塗料を適当に選択することにより、
海水取水管や、鋼矢板、鋼管矢板等の海洋土木建材への
利用が期待される．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の被覆鋼材の製造時における断面を表
す模式図である．

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼材に対し、ガラスフレークを１０〜５０重量％
   含有するタールエポキシ塗料である防食塗料を塗装して
   成る下塗り層、該下塗り層の上にシリコーンゴムを３重
   量％以上含有する塗料を塗装して成る中塗り層、そして
   該中塗り層の上にシリコーンゴム塗料を塗布して成る上
   塗り層を備えた防汚防食被覆鋼材。
2. （２）鋼材に対し、ウレタン塗料またはポリエチレン樹
   脂である防食材料を塗装または被覆して成る下塗り層、
   該下塗り層の上にシリコーンゴムを３重量％以上含有す
   る塗料を塗装して成る中塗り層、そして該中塗り層の上
   にシリコーンゴム塗料を塗布して成る上塗り層を備えた
   防汚防食被覆鋼材。
3. （３）鋼材に対し、防食塗料を塗装して成る下塗り層と
   、該下塗り層の上にシリコーンゴムを３重量％以上含有
   する塗料を塗装して成る中塗り層と、該中塗り層の上に
   、シリコーンゴム塗料を塗布してなる上塗り層を設け、
   該上塗り層を塗布した直後に、塗膜表面に酸素遮断性の
   保護フィルムを被覆して成る防汚防食被覆鋼材。